电容充电控制电路、功率因数校正电路及空调器的制作方法

1.本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种电容充电控制电路、功率因数校正电路及空调器。


背景技术：

2.电容的电容量是指容纳电荷的能力，是在给定电位差下自由电荷的储藏量，即一旦电容量降低，同样电位差下能够存储的电荷量随之下降。在电容的使用过程中，施加过压、纹波电流过大、施加反向电压、频繁充放电、使用温度过高等情况导致电容量下降，从而影响电容的使用寿命。因此，如何提高电容的使用寿命，是亟待解决的技术问题。
3.上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供一种电容充电控制电路、功率因数校正电路及空调器，旨在解决现有技术中电容使用寿命较低的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提出一种电容充电控制电路，所述电容充电控制电路包括：微处理器、输入电压调节电路、待充电电容及电压检测电路；其中，
6.所述输入电压调节电路的输入端与输入电源连接，所述输入电压调节电路的输出端与所述待充电电容连接，所述电压检测电路的输入端与所述待充电电容连接，所述电压检测电路的输出端与所述微处理器的第一输入端连接，所述微处理器的输出端与所述输入电压调节电路的控制端连接；
7.所述电压检测电路，用于将所述待充电电容两端的充电电压转换成第一电压信号，并将所述第一电压信号传输至所述微处理器；
8.所述微处理器，用于根据所述第一电压信号生成第一控制信号，并将所述第一控制信号传输至所述输入电压调节电路；
9.所述输入电压调节电路，用于根据所述控制信号对所述输入电源进行调节，以对所述待充电电容进行充电。
10.可选的，电压检测电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管和第一电容；其中，
11.所述第一电阻的第一端与所述待充电电容连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地，所述第一二极管的阴极与预设电源连接，所述第一二极管的阳极分别与所述第一电阻的第二端、所述第三电阻的第一端及所述第二二极管的阴极连接，所述第二二极管的阳极接地，所述第三电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端及所述微处理器的第一输入端连接，所述第一电容的第二端接地。
12.可选的，所述电容充电控制电路还包括电流检测电路；所述电流检测电路的输入端与所述输入电压调节电路连接，所述电流检测电路的输出端与所述微处理器的第二输入
端连接；
13.所述电流检测电路，用于采集所述输入电压调节电路的回路电流，并根据所述回路电流生成电流信号，将所述电流信号传输至所述微处理器；
14.所述微处理器，还用于根据所述电流信号和所述第一电压信号生成第二控制信号，并将所述第二控制信号传输至所述输入电压调节电路。
15.可选的，所述输入电压调节电路包括采样电阻，所述电流检测电路包括：放大器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻；其中；
16.所述采样电阻的第一端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述放大器的反相输入端连接，所述采样电阻的第二端与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端分别与所述第六电阻的第一端及所述放大器的正相输入端连接，所述第六电阻的第二端与预设电源连接，所述第七电阻的第一端与所述放大器的反相输入端连接，所述第七电阻的第二端分别与所述放大器的输出端及所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端接地，所述第九电阻的第一端与所述第八电阻的第二端连接，所述第九电阻的第二端与所述微处理器连接。
17.可选的，所述输入电压调节电路包括电源转换电路和电压调节电路，所述电源转换电路的输入端与输入电源连接，所述电源转换电路的输出端与所述电压调节电路的输入端连接，所述电压调节电路的输出端与所述待充电电容连接；
18.所述电源转换电路，用于将输入电源转换成充电电压；
19.所述电压调节电路，用于根据所述控制信号对所述充电电压进行调节，以对所述待充电电容进行充电。
20.可选的，所述电压调节电路包括第二电容、电感、第三二极管和绝缘栅双极型晶体管；其中，
21.所述第二电容的第一端与所述电源转换电路的正极输出端连接，所述第二电容的第二端与所述电源转换电路的负极输出端连接；所述电感的第一端与所述第二电容的第一端连接，所述电感的第二端与所述第三二极管的阳极连接，所述第三二极管的阴极与所述待充电电容的第一端连接，所述绝缘栅双极型晶体管的集电极与所述电感的第二端连接，所述绝缘栅双极型晶体管的发射极分别与所述第二电容的第二端及所述待充电电容的第二端连接，所述绝缘栅双极型晶体管的栅极与所述微处理器的输出端连接。
22.可选的，所述输入电源为交流输入电源，所述电源转换电路包括电磁干扰滤波电路和整流桥，所述电磁干扰滤波电路的输入端与所述交流输入电源连接，所述电磁干扰滤波电路的输出端与所述整流桥的输入端连接，所述整流桥的输出端与所述电压调节电路的输入端连接。
23.可选的，所述电容充电控制电路还包括交流电压检测电路，所述交流电压检测电路的输入端与所述电源转换电路的输出端连接，所述交流电压检测电路的输出端与所述微处理器的第二输入端连接；
24.所述交流电压检测电路，用于采集所述电源转换电路的输出电压，并根据所述输出电压生成第二电压信号，将所述第二电压信号传输至所述微处理器；
25.所述微处理器，还用于根据所述第一电压信号和所述第二电压信号生成第三控制信号，并将所述第三控制信号传输至所述输入电压调节电路。
26.为实现上述目的，本实用新型还提出一种功率因数校正电路，所述功率因数校正电路包括第十电阻和如上文所述的电容充电控制电路，待充电电容为电解电容；其中，
27.所述第十电阻的第一端与所述电解电容的正极连接，所述第十电阻的第二端与所述电解电容的负极连接，所述电解电容的负极接地，所述电解电容的正极与电压输出端口连接；
28.所述电压输出端口用于向外部提供输出电压。
29.为实现上述目的，本实用新型还提出一种空调器，所述空调器包括如上文所述的功率因数校正电路。
30.本实用新型中，电容充电控制电路包括微处理器、输入电压调节电路、待充电电容及电压检测电路；电压检测电路将待充电电容两端的充电电压转换成第一电压信号，并将第一电压信号传输至微处理器；微处理器根据第一电压信号生成控制信号，并将控制信号传输至输入电压调节电路；输入电压调节电路根据控制信号对输入电源进行调节，以对待充电电容进行充电。本实用新型通过检测充电电容的充电电压，从而确定充电电容的充电情况，从而调整充电电容的电压值，以提高充电电容的使用寿命。
附图说明
31.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
32.图1为本实用新型电容充电控制电路的第一实施例的电路结构示意图；
33.图2为本实用新型电容充电控制电路的第二实施例的电路结构示意图；
34.图3为本实用新型功率因数校正电路的电路结构示意图；
35.图4为电流检测电路的电路结构示意图。
36.附图标号说明：
37.标号名称标号名称100微处理器r1～r10第一至第十电阻200输入电压调节电路c1～c2第一至第二电容2001电源转换电路d1～d3第一至第三二极管20011电磁干扰滤波电路l高压包20012整流桥igbt绝缘栅双极型晶体管2002电压调节电路rs采样电阻300待充电电容a放大器400电压检测电路vcc预设电压500电流检测电路dc电压输出端口600交流电压检测电路
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38.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
39.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
40.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
41.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
42.另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
43.参照图1，图1为本实用新型电容充电控制电路的第一实施例的电路结构示意图。
44.如图1所示，在本实施例中，电容充电控制电路包括：微处理器100、输入电压调节电路200、待充电电容300及电压检测电路400；其中，输入电压调节电路200的输入端与输入电源连接，输入电压调节电路200的输出端与待充电电容300连接，电压检测电路400的输入端与待充电电容300连接，电压检测电路400的输出端与微处理器100的第一输入端连接，微处理器100 的输出端与输入电压调节电路200的控制端连接。
45.电压检测电路400，用于将待充电电容300两端的充电电压转换成第一电压信号，并将第一电压信号传输至微处理器100。
46.需要说明的是，将充电电压转换成第一电压信号的过程可包括降压等过程。微处理器能够承受的电压有限，通常在3.3v以下，而在充电电压较高时，需要进行降压，从而获得合适的电压信号。在具体实现时，可电压检测电路 400包括分压电路，通过分压获取电压较低的第一电压信号。
47.微处理器100，用于根据第一电压信号生成第一控制信号，并将第一控制信号传输至输入电压调节电路200。
48.可以理解的是，微处理器内部预设有相应的控制程序，用于根据接收的第一电压信号确定待充电电容300实际的电压情况，如，待充电电容300两端的电压值。其中，还可以通过对两端电压值的实时检测，确定待充电电容 300的纹波电压。
49.需要说明是，第一控制信号可以为脉冲信号。微处理器100可根据第一电压信号生成不同占空比的脉冲信号。例如，在第一电压信号对应的电压值或纹波电压大于第一预设值u1时，生成第一占空比的脉冲信号；在第一电压信号对应的电压值或纹波电压大于第二预设值u2时，生成第二占空比的脉冲信号；在第一电压信号对应的电压值或纹波电压大于第三预设值u3时，生成第三占空比的脉冲信号。其中，预设值及占空比的具体数值可根据用户需求设置，本实施方式对此不加以限制。
50.输入电压调节电路200，用于根据控制信号对输入电源进行调节，以对待充电电容300进行充电。
51.需要说明的是，输入电源可以为交流电源或直流电流，输入电压调节电路200对输入电源进行调节后，获得符合预期的充电电压，以对待充电电容进行充电。
52.需要说明的是，对输入电源进行调节可以为调节充电电压的大小。例如，在控制信号为第一占空比的脉冲信号，将输入电源调节为v1；在控制信号为第二占空比的脉冲信号，将输入电源调节为v2；在控制信号为第三占空比的脉冲信号，将输入电源调节为v3。其中，u1>u2>u3，v1<v2<v3，可实现在待充电电容300两端电压值或纹波电压过大时，逐步降低其充电电压，从而避免待充电电容300出现异常情况，以提高使用寿命。
53.在第一实施例中，电容充电控制电路包括微处理器、输入电压调节电路、待充电电容及电压检测电路；电压检测电路将待充电电容两端的充电电压转换成第一电压信号，并将第一电压信号传输至微处理器；微处理器根据第一电压信号生成第一控制信号，并将第一控制信号传输至输入电压调节电路；输入电压调节电路根据控制信号对输入电源进行调节，以对待充电电容进行充电。本实用新型通过检测充电电容的充电电压，从而确定充电电容的充电情况，从而调整充电电容的电压值，以提高充电电容的使用寿命。
54.参照图2，图2为本实用新型电容充电控制电路的第二实施例的电路结构示意图。基于上述第一实施例，提出本实用新型第二实施例。
55.在第二实施例中，电容充电控制电路还包括电流检测电路500；电流检测电路500的输入端与输入电压调节电路200连接，电流检测电路500的输出端与微处理器100的第二输入端连接。
56.电流检测电路500，用于采集输入电压调节电路200的回路电流，并根据回路电流生成电流信号，将电流信号传输至微处理器100。
57.需要说明的是，输入电压调节电路200的回路电流同样会对待充电电容的寿命产生影响，为了更准确地判定待充电电容的充电情况，本实施例设置电流检测电路500对回路电流进行检测。
58.微处理器100，还用于根据电流信号和第一电压信号生成第二控制信号，并将第二控制信号传输至输入电压调节电路200。
59.需要说明的是，第二控制信号可以为脉冲信号，微处理器100可根据电流信号和第一电压信号生成不同占空比的脉冲信号。例如，在电流信号大于预设电流阈值时，判断第一电压信号对应的电压值或纹波电压是否大于阈值，若大于第一预设值u1时，生成第一占空比的脉冲信号；若大于第二预设值 u2时，生成第二占空比的脉冲信号；若大于第三预设值u3时，生成第三占空比的脉冲信号。其中，预设电流阈值、预设值及占空比的具体数值可根据用户需求设置，本实施方式对此不加以限制。
60.在第二实施例中，输入电压调节电路200包括电源转换电路2001和电压调节电路2002，电源转换电路2001的输入端与输入电源连接，电源转换电路 2001的输出端与电压调节电路2002的输入端连接，电压调节电路2002的输出端与待充电电容300连接。
61.电源转换电路2001，用于将输入电源转换成充电电压。
62.需要说明的是，输入电源可以为交流电源，输入电压调节电路200对输入电源进行调节后，获得符合预期的充电电压，以对待充电电容进行充电。
63.在具体实现时，电源转换电路2001包括电磁干扰滤波电路20011和整流桥20012，电磁干扰滤波电路20011的输入端与交流输入电源连接，电磁干扰滤波电路20011的输出端与整流桥20012的输入端连接，整流桥20012的输出端与电压调节电路2002的输入端连接。
64.可以理解的是，为了保证交流输入电源的稳定，对交流输入电源进行滤波，在通过整理桥20012进行整流，获得直流电，以对待充电电容300进行充电。
65.电压调节电路2002，用于根据控制信号对充电电压进行调节，以对所述待充电电容进行充电。
66.需要说明的是，对充电电压进行调节可以为调节充电电压的大小，其具体调节方式可参照第一实施例。
67.在第二实施例中，为了进一步准确地判定待充电电容的充电情况，电容充电控制电路还包括交流电压检测电路600，交流电压检测电路600的输入端与电源转换电路2001的输出端连接，交流电压检测电路600的输出端与微处理器100的第二输入端连接；交流电压检测电路600，用于采集电源转换电路的输出电压，并根据输出电压生成第二电压信号，将所述第二电压信号传输至微处理器100；微处理器100，还用于根据第一电压信号和所述第二电压信号生成第三控制信号，并将第三控制信号传输至输入电压调节电路。
68.需要说明的是，第三控制信号可以为脉冲信号，微处理器100可根据电流信号和第一电压信号生成不同占空比的脉冲信号。例如，在第一电压信号大于预设电压阈值时，判断第一电压信号对应的电压值或纹波电压是否大于阈值；或者，在第一电压信号大于预设电压阈值时，且电流信号大于预设电流阈值时，判断第一电压信号对应的电压值或纹波电压是否大于阈值。对第一电压信号的判断可参照前述。
69.在第二实施例中，通过对回路电流进行检测，根据电流值与第一电压信号判断带充电电容的充电情况，从而更准确的控制充电电压；还可考虑输入电源的电压情况，以准确的控制充电电压，提高待充电电容的使用寿命。
70.参照图3，图3为本实用新型功率因数校正电路的电路结构示意图。
71.在第三实施例中，以电容充电控制电路为基础，构建功率因数校正电路。同时，提出电容充电控制电路各部分的具体电路结构。当然，电容充电控制电路各部分的具体电路结构不限于本功率因数校正电路中，还可以应用于其他包括电容充电控制电路的电路。
72.如图3所示，功率因数校正电路包括第十电阻r10，待充电电容为电解电容；其中，第十电阻r10的第一端与电解电容的正极连接，第十电阻r10 的第二端与电解电容的负极连接，电解电容的负极接地，电解电容的正极与电压输出端口dc连接；电压输出端口dt用于向外部提供输出电压。
73.需要说明的，在本功率因数校正电路中，用于存储和供给电能的电解电容容量会因纹波电流过大等原因导致使其容量下降，此时如仍要维持电压不变，需增加充电时间或者提升其充电速度。然而，增加充电时长会导致纹波电流进一步增大，纹波电流增大反过来又会导致容量进一步减小，形成恶性循环，从而影响电解电容的使用寿命，造成售后故障。其次，在施加相同端电压的情况下，电解电容纹波电流系数随着充放电频率的增加而增加，即如要维持输出电压不变，需要提升电解电容的充放电速度，而纹波电流系数随着充放电频率增加而增加，如此也会导致其纹波电流增大，导致电解电容容量降低，同样会影响电解电容的使用寿命，导致故障。
74.在本实施例中，电压检测电路400包括：第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第一二极管d1、第二二极管d2和第一电容c1；其中，第一电阻r1的第一端与待充电电容300连接，第一电阻r1的第二端与第二电阻r2 的第一端连接，第二电阻r2的第二端接地，第一二极管d1的阴极与预设电源vcc连接，第一二极管d1的阳极分别与第一电阻r1的第二端、第三电阻r3的第一端及第二二极管d2的阴极连接，第二二极管d2的阳极接地，第三电阻r3的第二端分别与第一电容c1的第一端及微处理器100的第一输入端连接，第一电容c1的第二端接地。
75.需要说明的是，预设电源的电压可以为3.3v，第一二极管d1和第二二极管d2形成钳位二极管对，可使两二极管之间的电压维持在0～3.3v之间，进而避免第一电压信号的电压过高。
76.在本实施例中，电压调节电路2002包括第二电容c2、电感l、第三二极管d3和绝缘栅双极型晶体管igbt；其中，第二电容c2的第一端与电源转换电路2001的正极输出端连接，第二电容c2的第二端与电源转换电路2001 的负极输出端连接；电感l的第一端与第二电容c2的第一端连接，电感l 的第二端与第三二极管d3的阳极连接，第三二极管d3的阴极与待充电电容 300的第一端连接，绝缘栅双极型晶体管igbt的集电极与电感l的第二端连接，绝缘栅双极型晶体管igbt的发射极分别与第二电容c2的第二端及待充电电容300的第二端连接，绝缘栅双极型晶体管igbt的栅极与微处理器100 的输出端连接。
77.可以理解的是，微处理100输出的控制信号作用于绝缘栅双极型晶体管 igbt的栅极，以控制绝缘栅双极型晶体管igbt的开断。控制信号为脉冲信号，通过调节脉冲信号的占空比调节电压输出端口dt输出的输出电压。
78.在本实施例中，输入电压调节电路2002包括采样电阻rs。参照图4，图 4为电流检测电路的电路结构示意图，如图4所示，电流检测电路50包括：放大器a、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8和第九电阻r9；其中，采样电阻rs的第一端与第四电阻r4的第一端连接，第四电阻r4的第二端与放大器a的反相输入端连接，采样电阻rs的第二端与第五电阻r5的第一端连接，第五电阻r5的第二端分别与第六电阻 r6的第一端及放大器a的正相输入端连接，第六电阻r6的第二端与预设电源vcc连接，第七电阻r7的第一端与放大器a的反相输入端连接，第七电阻r7的第二端分别与放大器a的输出端及第八电阻r8的第一端连接，第八电阻r8的第二端接地，第九电阻r9的第一端与第八电阻r8的第二端连接，第九电阻r9的第二端与微处理器100连接。
79.需要说明的是，在电解电容等效电阻一定的前提下，输出电压的纹波电压与纹波电流成正比，故，本实施中的输出母线电压的纹波电压可以反映纹波电流大小的变化，对于纹波电压的判断及相应的控制信号的生成过程可参照第一实施例或第二实施例。
80.在本实施例中，以电容充电控制电路为基础，构建功率因数校正电路，通过对输出电压及回路电流进行检测，调整输出电压，从而避免纹波电流过大对电解电容造成影响，提高电解电容的使用寿命。
81.为实现上述目的，本实用新型还提出一种空调器，所述空调器包括如上文所述的功率因数校正电路。由于本空调器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
82.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是
利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。